[发明专利]一种内圆超声ELID复合磨削实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磨削实验装置，尤其涉及一种硬脆材料内圆超声ELID复合磨削实验装置。

背景技术

硬脆材料镜面高效加工技术是超精密加工技术的一个重要分支，对发展航空航天、国防军工、信息、微电子与光电子等尖端科学技术具有重要的意义。目前硬脆材料镜面加工常规工艺技术研究比较成熟，致命的缺点是效率低成本高。为了提高效率，硬脆材料超声磨削技术、 ELID磨削技术、磁性抛光技术、弹性发射加工技术等复合加工技术研究应运而生，目前技术成熟度、效率较高和应用较多的公认为ELID镜面磨削和超声精密加工技术。ELID镜面磨削技术，是将砂轮在线电解修整与磨削抛光相复合形成的一种加工新技术。该方法的主要优点是可以采用细、微磨粒获得粗糙度极低的纳米加工表面，解决航天光学等领域的超镜面连续加工问题，但ELID镜面磨削技术的缺点是砂轮易堵塞、加工效率低、成本较高及金刚石砂轮上剥落的非导电氧化物容易擦伤工件等，因此如何能减少砂轮堵塞、减少脱落的氧化膜对磨削表面的损伤、获得更高的效率等问题一直是该领域研究的主要问题，也成为ELID磨削技术进一步提高的瓶颈。超声振动精密磨削是将超声振动与普通磨削相复合的一种加工技术，在精密加工中被公认的主要优点是在高效的同时可以获得精密超精密表面，但缺点是保证声学系统振动稳定性困难，砂轮不能在线修整，不能够高效地获得粗糙度数值极低的纳米表面（小于10nm的表面），诸如ELID镜面磨削那样的表面等，这些问题也成为制约该技术在高技术领域广泛应用的主要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬脆材料内圆超声ELID复合磨削实验装置，能够实现超声振动与ELID磨削技术的复合，形成一种多工艺复合的高效镜面加工技术。

本发明采用下述技术方案：

一种内圆超声ELID复合磨削实验装置，包括两侧分别设置有砂轮整形装置和ELID在线修整装置的机床工作台，机床主轴下端设置有超声振动刀具系统，超声振动刀具系统处于砂轮整形装置和ELID在线修整装置之间。

所述的机床主轴外壁上设有感应盘支撑架，感应盘支撑架下端设置有上感应盘，机床主轴下端通过刀柄连接超声振动刀具系统固定架，超声振动刀具系统固定架上套设有下感应盘，下感应盘内设置有连接换能器和超声波发生器的导线，超声振动刀具系统固定架内设置有换能器和变幅杆，变幅杆前端设置有砂轮。

所述的上感应盘和下感应盘间距为1mm-2mm。

所述的刀柄和机床主轴孔锥度配合。

所述的换能器、变幅杆、砂轮、超声振动刀具系统固定架和刀柄位于同一轴线上。

所述的ELID在线修整装置包括磨削液喷嘴、通过销孔与销钉连接的固定套筒和支撑轴，固定套筒底端设置有磁力吸盘，磁力吸盘设有磁力吸盘手柄，支撑轴上设置有阴极支撑架和阳极固定板，阴极支撑架与支撑轴螺纹配合，阴极支撑架一端设置有阴极电解装置，阴极电解装置包括与ELID电源阴极连接的半铜环电极，半铜环电极通过橡胶隔离套固定在调整螺杆上，调整螺杆设置在阴极支撑架一端内部且与阴极支撑架螺纹连接；阳极固定板通过两个设置有内螺纹的绝缘夹板固定在支撑轴上，阳极固定板的一端设置有与ELID电源阳极连接的阳极碳刷，在进行ELID砂轮在线修整时阳极碳刷与超声振动刀具系统中的任一导电零件压接，半铜环电极的轴心线与砂轮的轴心线平行，且圆周间隙在1mm-2mm之间。

所述的阳极固定板、绝缘夹板采用塑料材质做成。

所述的砂轮整形装置包括固定在机床工作台上的连接盘，连接盘上方设置有环形修整轮，环形修整轮外侧设置有环形导电体，环形导电体外侧通过螺栓固定有环形绝缘体，环形绝缘体通过下端的支撑架设置在连接盘上，环形导电体连接ELID电源负极。

所述的环形修整轮采用铜环。

所述的环形绝缘体采用橡胶绝缘体。

本发明通过在加工中心机床工作台两侧分别设置砂轮整形装置和ELID在线修整装置，并在砂轮整形装置和ELID在线修整装置之间设置超声振动刀具系统，从而在实现超声振动磨削的同时，可根据需求进行砂轮的ELID在线修整或砂轮整形，形成一种多工艺复合的高效镜面加工技术，为硬脆材料超光滑表面高效加工在国防、航空航天等高技术领域的应用提供技术支撑，具有重要的理论价值和实用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为超声振动刀具系统的结构示意图；

图3为ELID在线修整装置的结构示意图；

图4为砂轮整形装置的剖视图。

具体实施方式